DJ型塔板在沥青混合料拌和机除尘系统中的应用.doc

环境污染与防治 网络版 第3期 2008年3月DJ型塔板在沥青混合料拌和机除尘系统中的应用刘炳炎第一作者：刘炳炎，男，1953年生，工程师，主要从事化学工程研究和教学工作。#通讯作者。 刘保柱 俞晓梅# 陈 （浙江工业大学化学工程与材料学院，浙江 州 310014）摘要 DJ型塔板是一种性能优良的新型塔板，已在生产中获得成功应用。沥青混合料拌和装置因污染严重而需配置二级除尘器。大型沥青混合料拌和装置一般采用袋式除尘器，但其投资大，维修费高；中小型沥青混合料拌和装置承受不起，只能采用湿法除尘器。以DJ-2型塔板作为湿法除尘塔内件，获得了成功应用，并通过了地方环保部门的监测和省公路管理局主持的鉴定。实践证明，DJ型除尘器具有通量大、压降低、不易堵、投资少、经久耐用等优点。关键词 DJ型塔板 沥青混合 除尘 效率 通量 抗堵Applications of DJ tray in the duster system of asphalt mixer Liu Bingyan，Liu Baozhu，Yu Xiaomei，Chen Ping. (College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou Zhejiang 310014)Abstract: DJ trays are the new trays with high flux and low pressure drop and no block up. DJ trays are applied in the industry because they have good characteristic of hydraulic and mass transfer. The asphalt mixer has serious pollution so the second duster must be set. Generally, the pocket duster was applied in large scale units. But it is very expensive in amount of capital investment and of removal pockets. So the wet duster with low in price and in efficiency was used in the middle or small scale units. The new duster with DJ-2 tray was applied in the asphalt mixer successfully and demarcated by the environmental protection branch and appraised by the road govern office of Zhejiang. The results showed that the DJ duster had high flux, low pressure drop, no block-up, low investment and durable. Keywords：DJ tray；asphalt mixer；dust removal；efficiency；flux；no block-upDJ型塔板是一种新型塔板，由于其具有高通量、低压降、高效率、不易堵等优良的流体力学性能和传质性能，已在工业生产中获得了广泛的应用1，2。例如炼油装置的吸收稳定塔系、石化乙烯装置的乙烯塔和丙烯塔、化肥装置的脱碳塔与脱硫塔等，采用DJ型塔板代换一般塔板或填料，均成功地实现了增产扩能和节能降耗。沥青混合料拌和装置的一级除尘采用旋风分离器，一般只能除去5 m以上的较大粉尘。因此，必须配置二级除尘才能达到环保排放要求。目前，大型沥青混合料拌和装置的二级除尘器大都采用袋式除尘器。袋式除尘器是一种高效率的干法过滤式除尘器，对粒径为0.1200 m的粉尘，除尘效率可达99，粉尘排放浓度可达到我国工业炉窑大气污染物排放标准（GB 90781996）的要求3，4，但由于其投资大，每年还需高昂的布袋更换费，一般中小型沥青混合料拌和装置难以承受。据统计，40 t/h以下的小型沥青混合料拌和装置，大都采用水洗湿法二级除尘，也有不设二级除尘的；4080 t/h沥青混合料拌和装置70以上采用水洗湿法二级除尘，只有少数采用袋式二级除尘。水洗湿法除尘器主要有泡沫式和喷淋式两类。泡沫除尘器又分为有降液管和无降液管两种。泡沫除尘器的除尘效率比喷淋式除尘器高，但有降液管的泡沫除尘器在降液管底部容易堵塞，无降液管的泡沫除尘器又承受不了高的液体负荷且操作弹性较小，因此实际生产中采用喷淋式除尘器较多。喷淋式除尘虽然投资少，运行成本低，但是除尘效率不高，所排放的粉尘仍严重超标。为此，笔者研制和开发了一种高效高通量又抗堵的DJ型泡沫除尘器。这种新型除尘器在浙江省诸暨公路段的沥青混合料拌和装置中运行一年后，通过了诸暨市环保部门的监测和浙江省公路管理局主持的鉴定5。目前，浙江省玉环、庆元等县的沥青混合料拌和装置推广应用了DJ型除尘器。本文主要介绍了DJ型塔板及其在泡沫除尘器中的运行性能。1 DJ型塔板及其性能特点DJ型塔板又称矩形悬挂降液管导流塔板，具有一根或多根悬挂式的矩形降液管。塔板上的受液区也开孔鼓泡，在受液区两侧装有改善液流分布的导流板。鼓泡元件可为筛孔（DJ-2型），也可为固定阀或条阀（DJ-5型和DJ-6型）。与一般塔板不同处主要在于其独特的降液管结构。降液管呈矩形，布置在塔板中间，底部不沉浸在液层中，而是悬挂在气相空间。相邻两板间的降液管互成90度交叉排列。图1和图2为常用的DJ-2型塔板结构示意图。图1 具有单根降液管的DJ-2塔板结构示意图图2 具有两根降液管的DJ-2塔板结构示意图图3 DJ型塔板的液体流动模式5图4 DJ塔板的负荷性能图DJ型塔板具有比一般塔板长25倍的溢流周边，因此在较高的液体负荷下，堰上溢流强度不大，塔板上不会形成过高的液层，且塔板压降较低。当液体负荷变化时，因为溢流周边长，堰上液高变化不大，可保证良好的操作稳定性和操作弹性。液体从降液管底部直接流入受液区（见图3），不必转向90度，塔板上没有缓流区和流动死角，因此不易堵。由于是悬挂式降液管，降液管底孔开设面积要通过优化，既要保证畅通、降低流动阻力，又要能保证液封不漏气。DJ型塔板的负荷性能图见图4。由于是悬挂式降液管，比一般塔板要多一条降液管自封线。正常操作区应在自封线以右，也即操作下限除严重漏液线以外，还有降液自封线。操作的下弹性以这两条下限线的高者为计算标准。图4表示的塔板操作状态属于高液气比操作，操作上限是降液管溢流液泛线，而过量液沫夹带线远高于降液管液泛线，不是控制上限。2 应用于沥青混合料拌和装置中的DJ型塔板依据沥青混合料拌和装置的除尘要求，设计了具有特色的DJ-2型塔板。1 400 mm和2 800 mm的DJ-2塔板负荷性能图分别见图5和图6。DJ-2塔板的主要结构和性能参数见表1。表1 DJ-2型塔板的主要参数项目除尘器1除尘器2配用装置能力/（th1）3080除尘塔径/mm1 4002 800塔板数/层22板间距/mm500500降液管根数/根12喷射液泛分率/50.439.5降液管液泛分率/62.362.9稳定性系数0.6570.717空塔动能因子1.0671.127降液管溢流强度/（m3m1h1）25.7121.20单板压降/mm液柱5159图5 1400除尘器中的DJ-2塔板负荷性能图图6 2 800除尘器中的 DJ-2塔板负荷性能图从表1可见，降液管液泛分率远大于喷射液泛分率，特别是2 800 mm的大塔，喷射液泛分率仅为39.5。图5和图6中的液沫夹带线即为喷射液泛分率100的线。由于座标设置的原因，图5和图6中的溢流液泛线已超出图面，只看见了一个左角。图5、图6与图4的主要区别是操作点在严重漏液线以下，也即塔板在漏液区工作。塔板操作下限只是降液管自封线，操作下弹性为操作点气速与降液管自封点气速之比。除尘塔选择在漏液区工作有3个好处：（1）筛孔不易堵塞。在漏液区中，所有筛孔都随机地分别处于漏液、通气和静止状态。根据实验测定表明5，随机波动的频率约为2.55 Hz，也即对某一个筛孔，随机切换状态的间隔时间约为0.20.5 s。因此，筛孔下部一旦有堵塞物堆积，漏液很快就将其冲刷掉，筛孔上部有堵塞物堆积，则上升气流又会将其冲开。（2）漏液可以分流液体负荷，减轻溢流堰上的液流强度，降低塔板和除尘系统的阻力降，有利于除尘。沥青混合料拌和装置包括两级除尘器的整个系统配置有两台风机。系统的阻力主要来自一级除尘的旋风分离器、二级除尘的塔板以及所有管路。由于离心式风机的特性曲线限定了它的风量和风压的相依关系，系统阻力降越低，风量就越大，气体中的含尘浓度也就越低，除尘任务也就越轻。（3）漏液在塔板下面形成了淋降除尘区，尤其是底层塔板下的大雨淋降，对进气起到一次冲洗预除尘作用，把较大的带有焦油的尘粒冲洗下去，以免污染塔板。同时，大雨淋降对进塔气体也起到冷却降温的作用，使进入塔板的气体线速度明显降低，避免了塔板上泡沫层的过度湍动和过量液沫飞溅，提高了塔板泡沫层的除尘效率。从表1可见，两座除尘塔的稳定性系数都在0.60.7，表明塔板都会有大约20左右的液体泄漏量。从图5和图6又可看到，操作点远离降液管自封线，表明操作的下弹性较大，当操作状态波动时，降液管不会有漏气的危险。3 DJ-2型泡沫除尘塔的工业装置和生产标定DJ-2型泡沫除尘塔的工业装置如图7所示。洗涤水采用闭路循环流程，由水泵3将水送入除尘塔1的顶，经过两层DJ-2塔板洗涤气体中的尘粒，含尘污水从塔底流入沉淀循环池5。循环池容积约40 m3，被分隔为3部分。污水依次曲折地流过前两部分，大部分粉尘在沉淀池沉淀，水池第3部分的入口堰处设有格栅网，拦截浮在水面上的漂浮物，流出沉淀循环池的清液又被水泵抽送回塔内。定期清除沉积在沉淀池内的粉尘。图7 DJ-2型泡沫除尘塔工艺流程1除尘塔；2进水调节阀；3水泵；4回水调节阀；5沉淀池12345图8 DJ-2型泡沫除尘塔结构示意图1塔体；2气体进口；3DJ-2塔盘；4进液分布管；5旋流板除雾器DJ-2型泡沫除尘塔的结构示意图见图8。塔顶设有旋流板除雾器，拦截被气流带上来的含尘雾滴。在浙江省诸暨公路段的沥青混合料拌和装置中，最初配置的风机偏小，除尘塔径仅1.0 m，虽然除尘效率已达96.7%，但排放气体中粉尘质量浓度仍为GB 90781996的2倍（国标300 mg/mN3，实测达647 mg/mN3）。分析原因主要是风机风量太小，除尘塔径也太小。进塔气体含尘质量浓度估计已超过20 000 mg/mN3，影响除尘效率，且空塔气速较高，塔顶雾沫夹带控制不好，以致排气含尘量超标。改进后，更换了大风机和大直径除尘塔，使风量从3 000 m3/h提高到5 400 m3/h，塔径从1.0 m扩大到1.4 m，塔顶的旋流板除雾器从出口管处移到塔顶空间。改进后的除尘系统工作状态良好，粉尘质量浓度为287 mg/mN3，低于GB 90781996的限值（浙江省交通厅，浙交鉴字200617号）。4 结 论（1）采用DJ型塔板，成功地研制与开发了沥青混合料拌和装置二级除尘系统，实现了高通量、高效率、不易堵、投资小、运行成本低、操作稳定性和弹性好、粉尘排放低于国标要求的预定目标。（2）与常规用于沥青混合料拌和机的湿式泡沫除尘器相比，由于DJ-2型塔板具有矩形悬挂式降液管，改变了常规湿式泡沫除尘器塔板的液流模式，提高了处理气液负荷的能力，液体直流入下一层塔板，解决了常规塔板通量不大和降液管底部易堵的弊病。（3）除尘塔中的DJ-2型塔板设计在漏液区工作。在塔板上依靠泡沫层除尘，在塔板下漏液淋降除尘。筛孔的漏液还分流了降液管的液体负荷，冲刷了塔板下的堵塞物，使塔板运行状态得到全面改善。（3）DJ-2型泡沫除尘塔已在浙江省诸暨市公路管理段运行了一年多，并在浙江省玉环县和庆元县的公路管理段等单位进行了推广应用。实践表明，其除尘效果好，投资和使用成本比袋式除尘器降低了45倍，具有显著的社会效益和经济效益。参考文献1 俞晓梅，姚克俭，祝铃钰DJ系列塔板新一代大通量高效塔板M/刘春生.中国石油化工科技信息指南